《宅男总动员》讲述了27岁的“三无宅男”狗不理与30岁的“三高剩女”戴安娜相遇后的故事。两人在年龄、世界观、生活态度和爱情观上都截然不同，却因两次阴差阳错的交涉产生联系。狗不理凭借自己的研究专题“爱，情行为识别”给出专业建议，并在网上开设“爱情世博汇”爱情商店，逐渐与戴安娜走近。狗不理以为两人的距离越来越近，戴安娜却始终只把他当作弟弟。
为了帮助戴安娜追求才华横溢的摄影师文森特，狗不理全力相助。察觉到狗不理暗恋自己的戴安娜，明确表示两人只能是姐弟关系。为了让狗不理彻底死心，她与文森特进一步发展，却意外发现文森特对自己撒谎的疑点。戴安娜揭穿文森特的秘密并与他彻底闹翻，却不知道恼羞成怒的文森特正暗中展开报复，将失去一切的她一步步逼向死亡边缘。
